催化氧化法合成葡萄糖酸钠水剂的研究及其应用

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D-葡萄糖酸钠,由于其无毒,原料来源广的特性,在工业上用途十分广泛,已经涉及医药,食品,化工以及混凝土等领域。主要合成方法有生物发酵法,多相催化氧化法,均相氧化法及电解法。目前,国内实现工业化生产的以葡萄糖生物发酵法和多相催化氧化法为主。为此,本文采用均相催化氧化法和电催化氧化法一步合成葡萄糖酸钠水剂,构筑新型催化体系,建立葡萄糖酸钠快速定量分析方法,优化了合成工艺条件,对比不同工艺的优缺点与性价比,为实施化学法及电化学法合成葡萄糖酸钠水剂的工业化生产提供技术支持。并对产品进行了结构表征、性能测试,及其在混凝土中的应用研究。  论文的主要研究工作如下:  1.通过对非水滴定法的改进,建立了一种可直接测定水溶液中葡萄糖酸钠含量的快速分析方法。并与分光光度法进行比较。相对误差≤1.03%,表明改进的非水滴定法测定结果准确可靠。  2.通过单因素条件实验,优化的NaClO氧化葡萄糖制备葡萄糖酸钠水剂的合成工艺条件为:初始糖浓度50%(9%NaClO溶解),反应温度20℃,介质pH9-10,氧化剂滴加时间0.5h;葡萄糖转化率87.8%,残糖含量小于1%。可获得葡萄糖酸钠含量18%的水剂产品。  3.经过单因素条件实验,确定的H2O2氧化葡萄糖制备葡萄糖酸钠水剂的合成工艺条件为:H2O2浓度15%,初始糖浓度40%,反应温度60℃,H2O2滴加时间6h,反应时间2h;葡萄糖转化率90.7%,残糖含量小于2%。可获得葡萄糖酸钠含量23%左右的水剂产品。  4.建立了间接电解氧化葡萄糖制备葡萄糖酸钠水剂的合成工艺。石墨阳极,钛板阴极,电解电压4.0V,电流密度0.4A/cm2,极间距1.0cm,发生电解质4%,初始糖浓度15%,电解液pH9-10,反应温度40℃;葡萄糖转化率94.3%,残糖含量小于2%。可获得葡萄糖酸钠含量15%左右的水剂产品。同时,利用循环伏安法验证了间接电解氧化葡萄糖的机理,Br-首先在阳极被氧化为Br2,Br2作为电生氧化剂氧化葡萄糖生成葡萄糖酸,自身被还原为Br-的EC机理。  5.三种自制葡萄糖酸钠水剂与工业葡萄糖酸钠粉剂进行了水泥净浆应用试验比较,结果表明,自制水剂与萘系减水剂及不同水泥适应性良好,缓凝效果与工业葡萄糖酸钠相当,甚至优于工业葡萄糖酸钠。
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